民用InSAR地形测绘卫星工程关键技术

InSAR地形测绘是SAR卫星最为典型的应用任务之一。SRTM与TanDEM-X卫星分别开创了10 m精度以及4 m精度的全球DSM先河。L波段差分干涉SAR(L-Band Differential Interferometric SAR,L-SAR)卫星是我国第一组L波段干涉SAR编队卫星系统,卫星可完成1∶5万比例尺地形图测绘任务。随着L-SAR卫星的示范效应逐步扩展,国产小卫星也逐步跟进,以高景二号和宏图一号代表的小卫星开启了小卫星测绘先河。本文从卫星工程的角度,阐述了SRTM、TanDEM-X以及L-SAR卫星的关键技术,较为全面地介绍了当前SAR卫星的发展状况,有助于理解卫星工程的层次性特点,并讨论SAR卫星的未来趋势,为面向行业应用的卫星研制提供参考。     

哨兵1号和高分三号SAR数据海浪谱反演精度评估

合成孔径雷达SAR (Synthetic Aperture Radar)是一种重要的海浪观测手段,研究其SAR图像海浪谱反演结果的精度,是其广泛应用于海浪观测的前提。欧洲航天局ESA (European Space Agency)的哨兵1号卫星(Sentinel-1)和中国自主研发的高分三号卫星(GF-3)是目前在轨运行的两颗SAR卫星,利用两颗卫星的SAR数据反演海浪和风场参数是目前国内外研究团队最为关注的问题之一。本文重点研究并对比了哨兵1号卫星SAR IW模式(Interferometric Wide swath)和GF-3卫星SAR条带模式数据海浪谱反演的精度。选取印度洋海上丝绸之路海域和太平洋、大西洋近岸海域不同海况下的两卫星SAR数据进行海浪参数反演,将反演结果分别与欧洲天气预报中心ECMWF(European Center for Medium-range Weather Forecasts)的ERA-5数据和浮标海浪数据进行了对比,结果显示,与ERA-5数据对比,Sentinel-1卫星反演有效波高和平均波周期的均方根误差RMSE(Root Mean Squared E...     

高分辨率光学/SAR卫星几何辐射定标研究进展

介绍了国内外高分辨率光学/SAR观测卫星进展与发展特点,归纳总结了星载光学/SAR几何辐射定标的基本原理,综述了几何辐射定标研究进展,最后梳理了卫星几何辐射定标的前沿问题。     

基于高分三号卫星SAR影像的DOM制作方法研究

将星载SAR影像作为光学卫星难以获取数据地区的重要补充数据源,是基础地理信息更新的一种手段。通过对SAR影像成像机理、光谱几何特征等进行研究,总结基于高分三号卫星SAR影像处理的方法和流程,形成星载SAR影像制作DOM产品的生产技术方案,为大规模开展生产实践提供借鉴。     

基于COSMO-Skymed数据的城市建筑物层析 SAR成像算法对比

通过合成孔径雷达(SAR)图像中重建建筑物和其他城市目标的方法,因其不受太阳光照射的影响和全天候能力,在许多遥感应用中具有很大的实际意义。并且通过星载传感器获取的高分辨率(VHR)的SAR图像获取的也能够监测大面积从而显著降低检测成本。目前比较常用于层析SAR三维重建的SAR影像来源主要有德国的Terra-SAR卫星以及意大利的COSMO卫星。本文通过现有的41景北京地区的通过COSMO卫星获取的SAR影像数据对几种层析SAR算法进行对比分析,通过对几种成像算法得出的实验结果进行对比分析后,分析了压缩感知算法与其他几种算法相比的优势以及后续需要继续改进的方面。     

基于哨兵卫星的长白山地区地表形变 监测DInSAR技术

面向火山地区沉降监测需求,研究基于哨兵卫星SAR数据实现对火山地区沉降监测的DInSAR技术。在SARscape软件下通过引入卫星精密轨道数据和SRTM1数据以及手动选择用于轨道精炼的控制点,从空间和地面两个方面减小数据处理的误差,提高火山地区沉降监测精度。以长白山火山地区为例运用2016.01.01和2016.01.13的2景SAR数据,给出了SARscape下DInSAR技术的具体流程,并得到该地区形变结果图。发现利用哨兵卫星SAR数据对火山区进行形变监测,可以得到很好的干涉结果。     

星载SAR复数图像的配准

星载干涉雷达测量已经被证实用于生成大范围（乃至全球）的DEM或监测地表位移具有广阔的应用前景，其中SAR复数图像序列的精确配准是保证生成有效干涉相位图的重要环节之一。本文分析了卫星InSAR系统中所涉及的几种坐标系统变换问题，并提出了基于此的几何配准方案，即基于卫星轨道状态矢量、SAR成像几何进行配准的算法；同时，还设计了基于几何配准结果和能量影像相关技术的配准算法，最后使用ERS－1／2、JERS－1和RADARSAT卫星获取的3种SAR复数图像对分别做几何配准和相关配准试验和比较，并对卫星SAR图像质量和轨道数据质量作了定性分析。     

ERS-2卫星陀螺仪及姿态对SAR影像相干性影响分析

SAR数据是开展研究的基础.以研究实验中SAR影像数据的相干性为出发点,引出ERS-2陀螺仪存在的问题.并探讨卫星姿态问题引起的多普勒中心频率偏差,分析姿态误差对相干性的影响,为用户选择ERS-2卫星SAR数据提供参考.     

星载SAR技术的发展及应用浅析

SAR是一种主动式微波遥感技术,具有不受气候和环境影响、能够长时间稳定连续地获取地表信息等优点.近些年星载SAR及其衍生技术不断发展,被广泛应用于农业、林业、海洋、灾害监测等多个领域.本文首先对比光学遥感,介绍了SAR遥感的特点、SAR卫星的发展概况及全球主要星载SAR系统,其次分类总结了各种SAR衍生技术及应用领域,...     

基于高分三号卫星影像的水体信息提取技术研究

随着各类卫星遥感和航天航空技术的不断进步,采用卫星遥感图像来提取水域的信息成为了新的选择和研究的热点.同时SAR(合成孔径雷达)技术以其不受各类气候、气象的干扰,高分辨率、穿透力强的优点,成为水域信息提取的重要手段.高分三号卫星是近年来我国发射的SAR卫星,为此本文研究所采用的数据源为高分三号HH、VV、HV、VH四种极化方式的SAR图像,研究区域为长春市农安县太平池水库及共青团水库,采用经验阈值分割法分别提取其水域信息,进而分析评价水域提取的正确性和精度.总结发现:1)使用经验阈值分割法可以从SAR图像上提取水体;2)提取的水体经过和天地图和谷歌地图的比对,验证了正确性;3)不同极化方式所提取出来的水体的效果是不同的.     

我国测绘卫星的发展思路和应用展望

国家测绘局经过多年的研究开发,已基本形成了卫星测图的科学生产工艺,对于更大程度上发挥卫星遥感应用潜力起到了积极推动作用。为适应遥感技术的发展,国家测绘局已经于2005年编制了《测绘部门十一五航天规划(草案)》,测绘卫星计划包括研制发射我国自主的测绘系列卫星和建立自主版权的测绘卫星综合应用服务体系。高分辨率测绘系列卫星包括:高分辨率光学立体测图卫星、干涉雷达卫星、激光测高卫星和重力卫星等。随着我国航天事业和卫星制造技术的蓬勃发展,未来的卫星测绘应用能力将得到进一步加强。     

定位卫星轨道监视系统研究

与卫星测控中心的卫星轨道参数相比,地球同步卫星定位系统中轨道计算子系统所计算出的卫星星历数据具有实时性强、精度高的特点,如何有效利用该星历数据来分析卫星轨道运行情况是该领域的一个热门研究课题。在介绍卫星轨道测定法的基础上,提出了以卫星速度变化率和卫星星下点为主要监视内容的卫星轨道监视系统,通过系统的试运行结果可以看出,该系统能够有效地监视卫星的瞬时和长期运行情况,为卫星的在轨运行管理提供了一种直观、形象的监视方法。     

Method for evaluating real-time GNSS satellite clock offset products

Real-time satellite clock offset products are frequently utilized in navigation and positioning service fields. The precision of such products is a key issue for their application. The evaluation methods existed for satellite clock offset products are mostly based on post-processed satellite clock offset solutions, which will encounter problems in real-time product evaluation, especially for real-time satellite clock offset products estimated from data with regional stations only. We propose an improved evaluation method for global navigation satellite system (GNSS) satellite clock offset products. In the proposed method, we use all-satellite reference method instead of single-satellite reference method to eliminate the timescale in satellite clock offset products. Moreover, a preprocessing step is suggested to detect gross errors and initial clock bias before evaluating the precision of the satellite clock offsets. We conduct two examples to verify our method, and the experimental results show that the proposed method is more reasonable in assessing the GNSS satellite clock offset precision, and it also provides a reliable approach to analyzing the estimated satellite clock offset in both real-time and post-processed, or globally and regionally.     

面向应用的CBERS-02星高分辨率相机成像数值模拟技术框架

技术框架研究的目标是准确仿真卫星高分辨率相机成像过程中辐射和几何质量的下降情况,从应用方的角度建立评价高分辨率卫星相机在国土资源领域的应用潜力和技术框架,并以CBERS-02B星HR相机在轨成像模拟为例进行了原理验证,同时对今后以国土资源应用评价为目标的高分辨率相机在轨成像模拟改进方案提出了建议。     

"墨子号"卫星空间安全评估

“墨子号”卫星是2011年中科院空间科学战略性先导科技专项首批批准的五颗科学实验卫星之一,旨在建立卫星与地面远距离量子科学实验平台,并在此平台上完成空间大尺度量子科学实验任务．作为一颗科学卫星,它已经为中国在空间量子通信领域奠定了基础,受到国内外的普遍关注．2019年1月起,“墨子号”卫星开始进入延寿期工作,该卫星仍然承担着繁忙的拓展实验任务,包括国际合作实验任务等．“墨子号”卫星在轨空间安全问题成为“墨子号”卫星团队的关注点之一．本文基于国际空间碎片或空间目标数据信息,结合“墨子号”卫星星历数据,仿真了2020年3月17日-3月24日,“墨子号”最可能遭遇的空间碎片或空间目标情况,并给出了一些重要参数结果,对“墨子号”卫星运行具有参考作用．      

多星座实时导航中一种快速次优的选星方法

随着各国卫星导航系统的建设与完善,同一历元的可见卫星数目逐渐增加,如何对众多卫星进行选择以优化利用现有资源便显得迫切而重要。本文以获得满足设计要求的GDOP为前提,根据各时刻可见卫星数量的大小,选择适合的遮蔽仰角,以卫星空间构型的体积与GDOP关系为依据,引入计算几何学中解决三维点集的凸壳问题的增量算法,并结合导航卫星星座的自身特点,提出了对卫星位置坐标直接进行选择的一种快速次优的选星算法。实验结果表明,在GDOP满足要求且选星数较少的情况下,相对传统GDOP选星法大大减小了计算量,该方法简洁快速,能有效满足选星求解的实时性和精度要求。     

利用基准色调的大范围卫星影像色彩一致性处理算法

由于季节、光照、大气条件等的不同,大范围卫星影像间色调差异较大,镶嵌后影像接边处存在明显"拼接缝"。针对此问题本文提出了一种卫星影像色彩一致性算法,以覆盖测区、色彩一致性较好的低分辨率卫星影像为基准色调底图,对测区内源影像进行自动的色彩校正。选取大范围、时相差异较大的高分一号卫星影像进行试验,经本文算法处理,影像镶嵌后整体视觉效果较好,接边处色彩过渡平滑,影像重叠区域各项统计指标良好,验证了该算法的有效性和可靠性。     

GEO/IGSO/MEO对北斗SPP精度的影响

北斗卫星导航系统混合星座增强了北斗的抗遮挡能力,每种星座卫星对定位精度的影响是目前研究的重点。本文基于北京地区的连续跟踪站BFGY站和ZGDZ站2018年第96天实测数据,采用反向分析法首次分析了GEO/IGSO/MEO对北斗卫星可见数、PDOP值和北斗SPP精度的影响程度,发现每种星座卫星都对北斗卫星可见数有很大的影响,对PDOP值的影响最大达到21;GEO卫星对SPP精度的影响大于IGSO卫星大于MEO卫星。     

北斗卫星钟差异常值处理的似然比方法

北斗卫星导航系统(BDS)星载原子钟由于受到空间环境的影响和各种不确定因素的干扰,导致获取的卫星钟差数据中经常会出现异常扰动,从而降低了卫星钟性能分析的可靠性、破坏了钟差建模和预报的有效性、影响导航定位结果的精准度,需要对BDS卫星钟差数据中存在的异常值进行探测和处理。基于求和自回归移动平均模型建立BDS卫星钟差异常值探测的方差膨胀模型;运用似然比方法对BDS卫星钟差时间序列中的异常值进行探测;推导了Score检验统计量,运用最小二乘法对异常扰动的大小进行估计。试验结果表明,似然比方法能够准确探测BDS卫星钟差数据中异常值的位置,精确估计异常扰动的大小。     

外军遥感测绘卫星现状与趋势研究

进入21世纪以来,遥感测绘卫星技术的飞速发展,以及在测绘领域的广泛应用,极大地改变了传统军事测绘的面貌。本文主要研究各军事强国遥感测绘卫星发展的现状,分别从高分辨率测绘卫星、雷达测绘卫星、重力测量卫星、雷达测高卫星以及地磁测量卫星进行分析比较,并总结其发展的趋势。